時(shí)間：2022-03-10 01:33:09
序論：在您撰寫數(shù)字農(nóng)業(yè)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
論文摘要闡述數(shù)字農(nóng)業(yè)的概念及其作用，指出數(shù)字農(nóng)業(yè)建設(shè)中存在的問題，包括農(nóng)業(yè)信息化水平低、信息化意識(shí)及利用信息能力不強(qiáng)、管理和標(biāo)準(zhǔn)化工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)等，并對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的建設(shè)進(jìn)行了展望和設(shè)想。
在我國2000年的《農(nóng)業(yè)科技發(fā)展綱要》中，將數(shù)字農(nóng)業(yè)放在農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的首要位置，引起了人們的普遍關(guān)注。本文試圖談?wù)剬?duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的認(rèn)識(shí)、存在的問題和建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想，以供參考。
1對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的認(rèn)識(shí)
數(shù)字農(nóng)業(yè)（digitalagriculture）就是用數(shù)字化技術(shù)，按人類需要的目標(biāo)，對(duì)農(nóng)業(yè)所涉及的對(duì)象和全過程進(jìn)行數(shù)字化和可視化的表達(dá)、設(shè)計(jì)、控制和管理。其本質(zhì)是把信息技術(shù)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力要素，將工業(yè)可控生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的思想引入農(nóng)業(yè)，通過計(jì)算機(jī)、地學(xué)空間、網(wǎng)絡(luò)通訊、電子工程技術(shù)與農(nóng)業(yè)的融合，在數(shù)字水平上對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營、流通、服務(wù)以及農(nóng)業(yè)資源環(huán)境等領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)、可視化表達(dá)和智能化控制，使農(nóng)業(yè)按照人類的需求目標(biāo)發(fā)展[1]。
有的學(xué)者認(rèn)為[2]，數(shù)字農(nóng)業(yè)是“數(shù)字地球”在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的延伸。正如“數(shù)字地球”的概念一樣，數(shù)字農(nóng)業(yè)這一概念體現(xiàn)了數(shù)據(jù)和技術(shù)的綜合集成。數(shù)字農(nóng)業(yè)可以有廣義和狹義之分。廣義的數(shù)字農(nóng)業(yè)，即信息化農(nóng)業(yè)，包括農(nóng)業(yè)要素（生物要素、環(huán)境要素、技術(shù)要素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素等）、農(nóng)業(yè)過程（生產(chǎn)、管理、儲(chǔ)運(yùn)、流通等）的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化以及智能化，形成數(shù)字驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理體系。狹義的數(shù)字農(nóng)業(yè)，是以農(nóng)業(yè)空間信息機(jī)理為基礎(chǔ)的、以“3S”技術(shù)為支撐的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)空間信息技術(shù)體系。
事實(shí)上數(shù)字農(nóng)業(yè)是一個(gè)學(xué)術(shù)性很強(qiáng)的綜合概念。近年來，與數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系有關(guān)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)研究，已經(jīng)成為主要發(fā)達(dá)國家發(fā)展高新技術(shù)農(nóng)業(yè)的側(cè)重點(diǎn)，成為極其活躍的科技創(chuàng)新領(lǐng)域。數(shù)字農(nóng)業(yè)是一項(xiàng)集農(nóng)業(yè)科學(xué)、地球科學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間對(duì)地觀測、數(shù)字通訊、環(huán)境科學(xué)等眾多學(xué)科理論與技術(shù)于一體的現(xiàn)代科學(xué)體系，是由理論、技術(shù)和工程構(gòu)成的三位一體的龐大系統(tǒng)工程。數(shù)字農(nóng)業(yè)是對(duì)有關(guān)農(nóng)業(yè)資源（植物、動(dòng)物、土地等）、技術(shù)（品種、栽培、病蟲害防治、開發(fā)利用等）、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等各類數(shù)據(jù)的獲取、存貯、處理、分析、查詢、預(yù)測與決策支持系統(tǒng)的總稱。數(shù)字農(nóng)業(yè)是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的高級(jí)階段，是農(nóng)業(yè)信息化的必由之路；農(nóng)業(yè)信息化、智能化、精確化與數(shù)字化將是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的結(jié)果。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化、保障我國的食物安全、全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵在于推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，創(chuàng)造條件進(jìn)行一次新的技術(shù)革命，促使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，促使粗放生產(chǎn)向集約化經(jīng)營轉(zhuǎn)變?？梢灶A(yù)言，數(shù)字農(nóng)業(yè)及其相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用，必將成為新世紀(jì)農(nóng)業(yè)科技革命不可缺少的重要內(nèi)容，必將推動(dòng)農(nóng)業(yè)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效及可持續(xù)方向發(fā)展，在帶動(dòng)廣大農(nóng)民致富和全面建設(shè)小康社會(huì)中發(fā)揮越來越重要的作用[3]。
2存在的問題
2.1農(nóng)業(yè)信息化水平較低
收集信息、處理信息、傳播信息的軟硬件設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)體系不健全；已開發(fā)的大量農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)、農(nóng)作物病蟲害數(shù)據(jù)庫、作物品種資源管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)土壤系統(tǒng)分類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等大多不涉及空間維度，難以適應(yīng)當(dāng)前對(duì)空間數(shù)據(jù)信息的需求；對(duì)于來源多種多樣、格式也不盡相同的各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、地域性、綜合性處理還需作出很多努力。
2.2農(nóng)業(yè)信息化意識(shí)和利用信息的能力不強(qiáng)
一方面，許多基層農(nóng)技人員和廣大農(nóng)業(yè)從業(yè)者，知識(shí)老化，整體素質(zhì)有待進(jìn)一步提高，對(duì)于利用現(xiàn)代技術(shù)，收集、處理、利用農(nóng)業(yè)信息的意識(shí)和能力不強(qiáng)；另一方面，農(nóng)業(yè)信息加工處理的技術(shù)人員缺乏，當(dāng)前，就連最基本的能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地提供農(nóng)產(chǎn)品供需信息，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行收集、整理，分析市場形勢(shì)，回復(fù)網(wǎng)絡(luò)用戶的電子郵件，解答疑問等方面的人才也不多，更談不上能夠滿足數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)于人才的需求。2.3農(nóng)業(yè)信息化效益不明顯
數(shù)字農(nóng)業(yè)還剛剛起步，在國內(nèi)總體上尚處于探索階段，實(shí)用性、普遍性的技術(shù)應(yīng)用還很少，直接帶來的經(jīng)濟(jì)效益還沒有很好地顯現(xiàn)出來。
2.4農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)的管理和標(biāo)準(zhǔn)化工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)
地理信息系統(tǒng)（GIS）以及其他農(nóng)業(yè)信息管理系統(tǒng)為了完成某種分析工作所要求的各種農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)往往格式與結(jié)構(gòu)不同，而且往往掌握在不同的管理部門或研究機(jī)構(gòu)中。因此，未來建立在網(wǎng)絡(luò)上的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)要具備獲取和分析分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，也就是說我們要使所謂的WebGIS能夠協(xié)同處理來自不同組織和機(jī)構(gòu)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)[2]。
3建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和科技進(jìn)步，臺(tái)州在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、原始數(shù)字化數(shù)據(jù)積累、數(shù)字化信息采集及其處理等
方面的工作已有一定的基礎(chǔ)，起動(dòng)發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)不僅是必要的，而且是可行的。借鑒許多學(xué)者的研究結(jié)果[4，5]，提出建設(shè)臺(tái)州數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想，就是要在臺(tái)州已有農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)成果基礎(chǔ)上，建立可視化的臺(tái)州農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)，構(gòu)建直觀形象的農(nóng)業(yè)信息管理與輔助決策視頻體系，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的現(xiàn)代化綜合管理、分析、共享和，徹底改造臺(tái)州傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)管理模式，全面提升臺(tái)州農(nóng)業(yè)工作的信息化和現(xiàn)代化水平。
3.1整合已有的農(nóng)業(yè)信息
在國家、省級(jí)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上，以各級(jí)農(nóng)業(yè)部門為依托，建設(shè)中央一省一市縣信息骨干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成一個(gè)功能完善、性能優(yōu)良的農(nóng)業(yè)綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，成為一個(gè)全方位的農(nóng)業(yè)資源和經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3.2信息表達(dá)要直觀、形象，并要實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)
把市內(nèi)的地形、地貌、交通、村鎮(zhèn)、行政區(qū)劃等基礎(chǔ)地理信息以及耕地分布、土壤類型、種植結(jié)構(gòu)、水肥狀況、農(nóng)作物生長發(fā)育、氣象、病蟲害、農(nóng)民知識(shí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農(nóng)業(yè)法律法規(guī)等各種農(nóng)業(yè)信息以圖形圖像等直觀形象的可視化電子地圖與相關(guān)信息的形式在投影視頻系統(tǒng)上進(jìn)行顯示和表達(dá)，隨著數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展，逐步做到與省級(jí)、國家級(jí)類似的信息系統(tǒng)進(jìn)行交互式查詢等。
3.3強(qiáng)化對(duì)科研、管理等的服務(wù)工作
通過對(duì)基礎(chǔ)地理信息和農(nóng)業(yè)專題信息的空間分析、網(wǎng)絡(luò)分析和追蹤分析等，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科研、管理和決策人員在全市三維農(nóng)業(yè)電子模型上，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象、過程進(jìn)行模擬，高效、直觀、形象地為農(nóng)業(yè)工作的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、經(jīng)營、管理、服務(wù)、決策等提供科學(xué)依據(jù)。
4參考文獻(xiàn)
[1]蔣建科.“數(shù)字農(nóng)業(yè)”帶動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化[J].農(nóng)資科技，2003（5）：41.
[2]薛領(lǐng)，雪燕.數(shù)字農(nóng)業(yè)與我國農(nóng)業(yè)空間信息網(wǎng)格（Grid）技術(shù)的發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（4）：4-7.
[3]曹宏鑫，王家利，鄭宏偉.發(fā)展“數(shù)字農(nóng)業(yè)”推動(dòng)農(nóng)村信息化[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（1）：17-20.
論文摘要闡述數(shù)字農(nóng)業(yè)的概念及其作用，指出數(shù)字農(nóng)業(yè)建設(shè)中存在的問題，包括農(nóng)業(yè)信息化水平低、信息化意識(shí)及利用信息能力不強(qiáng)、管理和標(biāo)準(zhǔn)化工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)等，并對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的建設(shè)進(jìn)行了展望和設(shè)想。
在我國2000年的《農(nóng)業(yè)科技發(fā)展綱要》中，將數(shù)字農(nóng)業(yè)放在農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的首要位置，引起了人們的普遍關(guān)注。本文試圖談?wù)剬?duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的認(rèn)識(shí)、存在的問題和建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想，以供參考。
1對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的認(rèn)識(shí)
數(shù)字農(nóng)業(yè)（digitalagriculture）就是用數(shù)字化技術(shù)，按人類需要的目標(biāo)，對(duì)農(nóng)業(yè)所涉及的對(duì)象和全過程進(jìn)行數(shù)字化和可視化的表達(dá)、設(shè)計(jì)、控制和管理。其本質(zhì)是把信息技術(shù)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力要素，將工業(yè)可控生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的思想引入農(nóng)業(yè)，通過計(jì)算機(jī)、地學(xué)空間、網(wǎng)絡(luò)通訊、電子工程技術(shù)與農(nóng)業(yè)的融合，在數(shù)字水平上對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營、流通、服務(wù)以及農(nóng)業(yè)資源環(huán)境等領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)、可視化表達(dá)和智能化控制，使農(nóng)業(yè)按照人類的需求目標(biāo)發(fā)展[1]。
有的學(xué)者認(rèn)為[2]，數(shù)字農(nóng)業(yè)是“數(shù)字地球”在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的延伸。正如“數(shù)字地球”的概念一樣，數(shù)字農(nóng)業(yè)這一概念體現(xiàn)了數(shù)據(jù)和技術(shù)的綜合集成。數(shù)字農(nóng)業(yè)可以有廣義和狹義之分。廣義的數(shù)字農(nóng)業(yè)，即信息化農(nóng)業(yè)，包括農(nóng)業(yè)要素（生物要素、環(huán)境要素、技術(shù)要素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素等）、農(nóng)業(yè)過程（生產(chǎn)、管理、儲(chǔ)運(yùn)、流通等）的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化以及智能化，形成數(shù)字驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理體系。狹義的數(shù)字農(nóng)業(yè)，是以農(nóng)業(yè)空間信息機(jī)理為基礎(chǔ)的、以“3S”技術(shù)為支撐的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)空間信息技術(shù)體系。
事實(shí)上數(shù)字農(nóng)業(yè)是一個(gè)學(xué)術(shù)性很強(qiáng)的綜合概念。近年來，與數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系有關(guān)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)研究，已經(jīng)成為主要發(fā)達(dá)國家發(fā)展高新技術(shù)農(nóng)業(yè)的側(cè)重點(diǎn)，成為極其活躍的科技創(chuàng)新領(lǐng)域。數(shù)字農(nóng)業(yè)是一項(xiàng)集農(nóng)業(yè)科學(xué)、地球科學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間對(duì)地觀測、數(shù)字通訊、環(huán)境科學(xué)等眾多學(xué)科理論與技術(shù)于一體的現(xiàn)代科學(xué)體系，是由理論、技術(shù)和工程構(gòu)成的三位一體的龐大系統(tǒng)工程。數(shù)字農(nóng)業(yè)是對(duì)有關(guān)農(nóng)業(yè)資源（植物、動(dòng)物、土地等）、技術(shù)（品種、栽培、病蟲害防治、開發(fā)利用等）、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等各類數(shù)據(jù)的獲取、存貯、處理、分析、查詢、預(yù)測與決策支持系統(tǒng)的總稱。數(shù)字農(nóng)業(yè)是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的高級(jí)階段，是農(nóng)業(yè)信息化的必由之路；農(nóng)業(yè)信息化、智能化、精確化與數(shù)字化將是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的結(jié)果。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化、保障我國的食物安全、全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵在于推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，創(chuàng)造條件進(jìn)行一次新的技術(shù)革命，促使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，促使粗放生產(chǎn)向集約化經(jīng)營轉(zhuǎn)變?？梢灶A(yù)言，數(shù)字農(nóng)業(yè)及其相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用，必將成為新世紀(jì)農(nóng)業(yè)科技革命不可缺少的重要內(nèi)容，必將推動(dòng)農(nóng)業(yè)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效及可持續(xù)方向發(fā)展，在帶動(dòng)廣大農(nóng)民致富和全面建設(shè)小康社會(huì)中發(fā)揮越來越重要的作用[3]。
2存在的問題
2.1農(nóng)業(yè)信息化水平較低
收集信息、處理信息、傳播信息的軟硬件設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)體系不健全；已開發(fā)的大量農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)、農(nóng)作物病蟲害數(shù)據(jù)庫、作物品種資源管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)土壤系統(tǒng)分類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等大多不涉及空間維度，難以適應(yīng)當(dāng)前對(duì)空間數(shù)據(jù)信息的需求；對(duì)于來源多種多樣、格式也不盡相同的各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、地域性、綜合性處理還需作出很多努力。
2.2農(nóng)業(yè)信息化意識(shí)和利用信息的能力不強(qiáng)
一方面，許多基層農(nóng)技人員和廣大農(nóng)業(yè)從業(yè)者，知識(shí)老化，整體素質(zhì)有待進(jìn)一步提高，對(duì)于利用現(xiàn)代技術(shù)，收集、處理、利用農(nóng)業(yè)信息的意識(shí)和能力不強(qiáng)；另一方面，農(nóng)業(yè)信息加工處理的技術(shù)人員缺乏，當(dāng)前，就連最基本的能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地提供農(nóng)產(chǎn)品供需信息，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行收集、整理，分析市場形勢(shì)，回復(fù)網(wǎng)絡(luò)用戶的電子郵件，解答疑問等方面的人才也不多，更談不上能夠滿足數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)于人才的需求。2.3農(nóng)業(yè)信息化效益不明顯
數(shù)字農(nóng)業(yè)還剛剛起步，在國內(nèi)總體上尚處于探索階段，實(shí)用性、普遍性的技術(shù)應(yīng)用還很少，直接帶來的經(jīng)濟(jì)效益還沒有很好地顯現(xiàn)出來。
2.4農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)的管理和標(biāo)準(zhǔn)化工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)
地理信息系統(tǒng)（GIS）以及其他農(nóng)業(yè)信息管理系統(tǒng)為了完成某種分析工作所要求的各種農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)往往格式與結(jié)構(gòu)不同，而且往往掌握在不同的管理部門或研究機(jī)構(gòu)中。因此，未來建立在網(wǎng)絡(luò)上的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)要具備獲取和分析分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，也就是說我們要使所謂的WebGIS能夠協(xié)同處理來自不同組織和機(jī)構(gòu)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)[2]。
3建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和科技進(jìn)步，臺(tái)州在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、原始數(shù)字化數(shù)據(jù)積累、數(shù)字化信息采集及其處理等
方面的工作已有一定的基礎(chǔ)，起動(dòng)發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)不僅是必要的，而且是可行的。借鑒許多學(xué)者的研究結(jié)果[4，5]，提出建設(shè)臺(tái)州數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想，就是要在臺(tái)州已有農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)成果基礎(chǔ)上，建立可視化的臺(tái)州農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)，構(gòu)建直觀形象的農(nóng)業(yè)信息管理與輔助決策視頻體系，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的現(xiàn)代化綜合管理、分析、共享和，徹底改造臺(tái)州傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)管理模式，全面提升臺(tái)州農(nóng)業(yè)工作的信息化和現(xiàn)代化水平。
3.1整合已有的農(nóng)業(yè)信息
在國家、省級(jí)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上，以各級(jí)農(nóng)業(yè)部門為依托，建設(shè)中央一省一市縣信息骨干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成一個(gè)功能完善、性能優(yōu)良的農(nóng)業(yè)綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，成為一個(gè)全方位的農(nóng)業(yè)資源和經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3.2信息表達(dá)要直觀、形象，并要實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)
把市內(nèi)的地形、地貌、交通、村鎮(zhèn)、行政區(qū)劃等基礎(chǔ)地理信息以及耕地分布、土壤類型、種植結(jié)構(gòu)、水肥狀況、農(nóng)作物生長發(fā)育、氣象、病蟲害、農(nóng)民知識(shí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農(nóng)業(yè)法律法規(guī)等各種農(nóng)業(yè)信息以圖形圖像等直觀形象的可視化電子地圖與相關(guān)信息的形式在投影視頻系統(tǒng)上進(jìn)行顯示和表達(dá)，隨著數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展，逐步做到與省級(jí)、國家級(jí)類似的信息系統(tǒng)進(jìn)行交互式查詢等。
3.3強(qiáng)化對(duì)科研、管理等的服務(wù)工作
通過對(duì)基礎(chǔ)地理信息和農(nóng)業(yè)專題信息的空間分析、網(wǎng)絡(luò)分析和追蹤分析等，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科研、管理和決策人員在全市三維農(nóng)業(yè)電子模型上，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象、過程進(jìn)行模擬，高效、直觀、形象地為農(nóng)業(yè)工作的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、經(jīng)營、管理、服務(wù)、決策等提供科學(xué)依據(jù)。
4參考文獻(xiàn)
[1]蔣建科.“數(shù)字農(nóng)業(yè)”帶動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化[J].農(nóng)資科技，2003（5）：41.
[2]薛領(lǐng)，雪燕.數(shù)字農(nóng)業(yè)與我國農(nóng)業(yè)空間信息網(wǎng)格（Grid）技術(shù)的發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（4）：4-7.
[3]曹宏鑫，王家利，鄭宏偉.發(fā)展“數(shù)字農(nóng)業(yè)”推動(dòng)農(nóng)村信息化[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（1）：17-20.
論文摘要闡述數(shù)字農(nóng)業(yè)的概念及其作用，指出數(shù)字農(nóng)業(yè)建設(shè)中存在的問題，包括農(nóng)業(yè)信息化水平低、信息化意識(shí)及利用信息能力不強(qiáng)、管理和標(biāo)準(zhǔn)化工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)等，并對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的建設(shè)進(jìn)行了展望和設(shè)想。
在我國2000年的《農(nóng)業(yè)科技發(fā)展綱要》中，將數(shù)字農(nóng)業(yè)放在農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的首要位置，引起了人們的普遍關(guān)注。本文試圖談?wù)剬?duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的認(rèn)識(shí)、存在的問題和建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想，以供參考。
1對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)的認(rèn)識(shí)
數(shù)字農(nóng)業(yè)（digitalagriculture）就是用數(shù)字化技術(shù)，按人類需要的目標(biāo)，對(duì)農(nóng)業(yè)所涉及的對(duì)象和全過程進(jìn)行數(shù)字化和可視化的表達(dá)、設(shè)計(jì)、控制和管理。其本質(zhì)是把信息技術(shù)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力要素，將工業(yè)可控生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的思想引入農(nóng)業(yè)，通過計(jì)算機(jī)、地學(xué)空間、網(wǎng)絡(luò)通訊、電子工程技術(shù)與農(nóng)業(yè)的融合，在數(shù)字水平上對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營、流通、服務(wù)以及農(nóng)業(yè)資源環(huán)境等領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)、可視化表達(dá)和智能化控制，使農(nóng)業(yè)按照人類的需求目標(biāo)發(fā)展[1]。
有的學(xué)者認(rèn)為[2]，數(shù)字農(nóng)業(yè)是“數(shù)字地球”在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的延伸。正如“數(shù)字地球”的概念一樣，數(shù)字農(nóng)業(yè)這一概念體現(xiàn)了數(shù)據(jù)和技術(shù)的綜合集成。數(shù)字農(nóng)業(yè)可以有廣義和狹義之分。廣義的數(shù)字農(nóng)業(yè)，即信息化農(nóng)業(yè)，包括農(nóng)業(yè)要素（生物要素、環(huán)境要素、技術(shù)要素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素等）、農(nóng)業(yè)過程（生產(chǎn)、管理、儲(chǔ)運(yùn)、流通等）的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化以及智能化，形成數(shù)字驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理體系。狹義的數(shù)字農(nóng)業(yè)，是以農(nóng)業(yè)空間信息機(jī)理為基礎(chǔ)的、以“3S”技術(shù)為支撐的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)空間信息技術(shù)體系。
事實(shí)上數(shù)字農(nóng)業(yè)是一個(gè)學(xué)術(shù)性很強(qiáng)的綜合概念。近年來，與數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系有關(guān)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)研究，已經(jīng)成為主要發(fā)達(dá)國家發(fā)展高新技術(shù)農(nóng)業(yè)的側(cè)重點(diǎn)，成為極其活躍的科技創(chuàng)新領(lǐng)域。數(shù)字農(nóng)業(yè)是一項(xiàng)集農(nóng)業(yè)科學(xué)、地球科學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間對(duì)地觀測、數(shù)字通訊、環(huán)境科學(xué)等眾多學(xué)科理論與技術(shù)于一體的現(xiàn)代科學(xué)體系，是由理論、技術(shù)和工程構(gòu)成的三位一體的龐大系統(tǒng)工程。數(shù)字農(nóng)業(yè)是對(duì)有關(guān)農(nóng)業(yè)資源（植物、動(dòng)物、土地等）、技術(shù)（品種、栽培、病蟲害防治、開發(fā)利用等）、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等各類數(shù)據(jù)的獲取、存貯、處理、分析、查詢、預(yù)測與決策支持系統(tǒng)的總稱。數(shù)字農(nóng)業(yè)是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的高級(jí)階段，是農(nóng)業(yè)信息化的必由之路；農(nóng)業(yè)信息化、智能化、精確化與數(shù)字化將是信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的結(jié)果。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化、保障我國的食物安全、全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵在于推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，創(chuàng)造條件進(jìn)行一次新的技術(shù)革命，促使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，促使粗放生產(chǎn)向集約化經(jīng)營轉(zhuǎn)變?？梢灶A(yù)言，數(shù)字農(nóng)業(yè)及其相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用，必將成為新世紀(jì)農(nóng)業(yè)科技革命不可缺少的重要內(nèi)容，必將推動(dòng)農(nóng)業(yè)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效及可持續(xù)方向發(fā)展，在帶動(dòng)廣大農(nóng)民致富和全面建設(shè)小康社會(huì)中發(fā)揮越來越重要的作用[3]。
2存在的問題
2.1農(nóng)業(yè)信息化水平較低
收集信息、處理信息、傳播信息的軟硬件設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)體系不健全；已開發(fā)的大量農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)、農(nóng)作物病蟲害數(shù)據(jù)庫、作物品種資源管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)土壤系統(tǒng)分類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等大多不涉及空間維度，難以適應(yīng)當(dāng)前對(duì)空間數(shù)據(jù)信息的需求；對(duì)于來源多種多樣、格式也不盡相同的各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、地域性、綜合性處理還需作出很多努力。
2.2農(nóng)業(yè)信息化意識(shí)和利用信息的能力不強(qiáng)
一方面，許多基層農(nóng)技人員和廣大農(nóng)業(yè)從業(yè)者，知識(shí)老化，整體素質(zhì)有待進(jìn)一步提高，對(duì)于利用現(xiàn)代技術(shù)，收集、處理、利用農(nóng)業(yè)信息的意識(shí)和能力不強(qiáng)；另一方面，農(nóng)業(yè)信息加工處理的技術(shù)人員缺乏，當(dāng)前，就連最基本的能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地提供農(nóng)產(chǎn)品供需信息，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行收集、整理，分析市場形勢(shì)，回復(fù)網(wǎng)絡(luò)用戶的電子郵件，解答疑問等方面的人才也不多，更談不上能夠滿足數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)于人才的需求。2.3農(nóng)業(yè)信息化效益不明顯
數(shù)字農(nóng)業(yè)還剛剛起步，在國內(nèi)總體上尚處于探索階段，實(shí)用性、普遍性的技術(shù)應(yīng)用還很少，直接帶來的經(jīng)濟(jì)效益還沒有很好地顯現(xiàn)出來。
2.4農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)的管理和標(biāo)準(zhǔn)化工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)
地理信息系統(tǒng)（GIS）以及其他農(nóng)業(yè)信息管理系統(tǒng)為了完成某種分析工作所要求的各種農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)往往格式與結(jié)構(gòu)不同，而且往往掌握在不同的管理部門或研究機(jī)構(gòu)中。因此，未來建立在網(wǎng)絡(luò)上的農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)要具備獲取和分析分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，也就是說我們要使所謂的WebGIS能夠協(xié)同處理來自不同組織和機(jī)構(gòu)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)[2]。
3建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和科技進(jìn)步，臺(tái)州在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、原始數(shù)字化數(shù)據(jù)積累、數(shù)字化信息采集及其處理等
方面的工作已有一定的基礎(chǔ)，起動(dòng)發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)不僅是必要的，而且是可行的。借鑒許多學(xué)者的研究結(jié)果[4，5]，提出建設(shè)臺(tái)州數(shù)字農(nóng)業(yè)的基本設(shè)想，就是要在臺(tái)州已有農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)成果基礎(chǔ)上，建立可視化的臺(tái)州農(nóng)業(yè)地理信息系統(tǒng)，構(gòu)建直觀形象的農(nóng)業(yè)信息管理與輔助決策視頻體系，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的現(xiàn)代化綜合管理、分析、共享和，徹底改造臺(tái)州傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)管理模式，全面提升臺(tái)州農(nóng)業(yè)工作的信息化和現(xiàn)代化水平。
3.1整合已有的農(nóng)業(yè)信息
在國家、省級(jí)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上，以各級(jí)農(nóng)業(yè)部門為依托，建設(shè)中央一省一市縣信息骨干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成一個(gè)功能完善、性能優(yōu)良的農(nóng)業(yè)綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，成為一個(gè)全方位的農(nóng)業(yè)資源和經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3.2信息表達(dá)要直觀、形象，并要實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)
把市內(nèi)的地形、地貌、交通、村鎮(zhèn)、行政區(qū)劃等基礎(chǔ)地理信息以及耕地分布、土壤類型、種植結(jié)構(gòu)、水肥狀況、農(nóng)作物生長發(fā)育、氣象、病蟲害、農(nóng)民知識(shí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農(nóng)業(yè)法律法規(guī)等各種農(nóng)業(yè)信息以圖形圖像等直觀形象的可視化電子地圖與相關(guān)信息的形式在投影視頻系統(tǒng)上進(jìn)行顯示和表達(dá)，隨著數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展，逐步做到與省級(jí)、國家級(jí)類似的信息系統(tǒng)進(jìn)行交互式查詢等。
3.3強(qiáng)化對(duì)科研、管理等的服務(wù)工作
通過對(duì)基礎(chǔ)地理信息和農(nóng)業(yè)專題信息的空間分析、網(wǎng)絡(luò)分析和追蹤分析等，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科研、管理和決策人員在全市三維農(nóng)業(yè)電子模型上，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象、過程進(jìn)行模擬，高效、直觀、形象地為農(nóng)業(yè)工作的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、經(jīng)營、管理、服務(wù)、決策等提供科學(xué)依據(jù)。
4參考文獻(xiàn)
[1]蔣建科.“數(shù)字農(nóng)業(yè)”帶動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化[J].農(nóng)資科技，2003（5）：41.
[2]薛領(lǐng)，雪燕.數(shù)字農(nóng)業(yè)與我國農(nóng)業(yè)空間信息網(wǎng)格（Grid）技術(shù)的發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（4）：4-7.
[3]曹宏鑫，王家利，鄭宏偉.發(fā)展“數(shù)字農(nóng)業(yè)”推動(dòng)農(nóng)村信息化[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（1）：17-20.
關(guān)鍵詞：數(shù)字農(nóng)業(yè)；時(shí)空推理；專家系統(tǒng)
0引言
數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用涉及大量的氣象、環(huán)境、水文、地質(zhì)、土壤等領(lǐng)域的時(shí)空數(shù)據(jù)。這些時(shí)空數(shù)據(jù)分散在異構(gòu)系統(tǒng)中，有著不同的數(shù)據(jù)格式和規(guī)范，采用不同的概念和術(shù)語，基于不同的數(shù)學(xué)模型和分析推理方法。這些多領(lǐng)域時(shí)空信息對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、決策均起著重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技術(shù)手段，即使付出很高的代價(jià)，也很難將這些時(shí)空信息完整無損地共享和融合集成到數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，在很大程度上制約了數(shù)字農(nóng)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展。同時(shí)GIS等商業(yè)軟件平臺(tái)成本較高也不利于大規(guī)模應(yīng)用推廣。
為此，本文基于自主版權(quán)GIS、專家系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件，應(yīng)用時(shí)空推理、本體論、語義Web、關(guān)系數(shù)據(jù)挖掘和專家系統(tǒng)等技術(shù)，建立一個(gè)數(shù)字農(nóng)業(yè)時(shí)空信息智能管理平臺(tái)，對(duì)多源、異構(gòu)的數(shù)字農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)和推理分析方法進(jìn)行集中統(tǒng)一的規(guī)范化管理，便于在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行融合、集成和共享?；谠撈脚_(tái)快速建立起了數(shù)字化測土施肥系統(tǒng)、大豆種植標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)、無公害水果蔬菜栽培指導(dǎo)系統(tǒng)等一批智能應(yīng)用系統(tǒng)。這些應(yīng)用系統(tǒng)精確控制農(nóng)田每一地塊種子、化肥和農(nóng)藥的施用量，在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，有效降低成本，充分保證農(nóng)業(yè)資源科學(xué)地綜合開發(fā)利用，減少和防止對(duì)環(huán)境和生態(tài)的污染破壞，保持農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，是實(shí)現(xiàn)“綠色農(nóng)業(yè)”的重要途徑。
1主要關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀
1．1數(shù)字農(nóng)業(yè)
數(shù)字農(nóng)業(yè)是在“數(shù)字地球”的基礎(chǔ)上提出并發(fā)展的，是21世紀(jì)新型的農(nóng)業(yè)模式和挑戰(zhàn)性的國家目標(biāo)，包括精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、虛擬農(nóng)業(yè)等內(nèi)容，其核心是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。以3S技術(shù)應(yīng)用為核心的數(shù)字農(nóng)業(yè)空間信息管理平臺(tái)開發(fā)研究是數(shù)字農(nóng)業(yè)研究的突破口[1,2]。美國于20世紀(jì)80年代初提出數(shù)字農(nóng)業(yè)的概念，它是針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性差、技術(shù)措施差異程度大等情況，運(yùn)用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)控制位置，用計(jì)算機(jī)精確定量，把農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平，從而極大地提高種子、化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)資源的利用率，提高農(nóng)產(chǎn)量，減少環(huán)境污染。法國農(nóng)業(yè)部植?？偩纸⒘巳珖秶鷥?nèi)的病蟲測報(bào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。日本農(nóng)林水產(chǎn)省建立了水稻、大豆、大麥等多種作物品種、品系的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。新西蘭農(nóng)牧研究院利用信息技術(shù)向農(nóng)場主提供土地肥力測定、動(dòng)物接種免疫、草場建設(shè)、飼料質(zhì)量分析等各種信息服務(wù)。同時(shí)，我國緊跟國際研究的前沿，開展了系統(tǒng)工程、數(shù)據(jù)庫與信息管理系統(tǒng)、遙感、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)在農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境和災(zāi)害方面的應(yīng)用研究。
1．2時(shí)空推理
近年來，時(shí)空推理（Spatio－temporalReasoning）已成為十分活躍的研究方向，在軍事、航天、能源、交通、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近十年來我國國家基礎(chǔ)地理信息中心、清華大學(xué)、信息大學(xué)、中國科學(xué)院、武漢測繪科技大學(xué)、武漢大學(xué)、吉林大學(xué)等單位在時(shí)態(tài)GIS、時(shí)空數(shù)據(jù)模型、時(shí)空拓?fù)?、時(shí)空數(shù)據(jù)庫等時(shí)空推理相關(guān)領(lǐng)域開展了大量研究工作。
1．3時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與共享
不同領(lǐng)域和應(yīng)用環(huán)境對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)的理解存在很大差異，這造成了異構(gòu)時(shí)空系統(tǒng)集成的困難，因此時(shí)空數(shù)據(jù)共享、互操作和標(biāo)準(zhǔn)化的研究具有重要意義。這方面研究最初從空間數(shù)據(jù)入手，近期開始向時(shí)間數(shù)據(jù)和時(shí)空結(jié)合數(shù)據(jù)發(fā)展。時(shí)空數(shù)據(jù)的共享有以下方式：
（1）空間數(shù)據(jù)交換
空間數(shù)據(jù)交換的基本思想是各系統(tǒng)使用自身的數(shù)據(jù)格式，通過標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。目前空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)有：SDTS、DIGEST、RINEX等國際標(biāo)準(zhǔn)；以色列的IEF、英國的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我國的CNSDTF等國家標(biāo)準(zhǔn)；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等廠商標(biāo)準(zhǔn)。盡管各GIS軟件廠商提供了公開的交換文件格式來進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，但由于底層數(shù)據(jù)模型的不同，最終導(dǎo)致不同的GIS的空間數(shù)據(jù)不能無損的共享。雖然空間數(shù)據(jù)交換仍然在使用，但效果并不理想。空間數(shù)據(jù)互操作標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前國際公認(rèn)的，比空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)更有前途的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。
（2）基于GML的空間數(shù)據(jù)互操作
開放式地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)(OpenGISConsortium，OGC)提出了簡單要素實(shí)現(xiàn)規(guī)范和地理標(biāo)記語言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相繼推出了一整套GIS互操作的抽象規(guī)范，包括地理幾何要素、要素集、OGIS要素、要素之間的關(guān)系、空間參考系統(tǒng)、定位幾何結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)函數(shù)和插值、覆蓋類型及地球影像等17個(gè)抽象規(guī)范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者基于GML在空間數(shù)據(jù)共享等方面開展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]將GML與先前所定義的空間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，認(rèn)為GML能有效地滿足空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一種基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以GML作為異構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫交換共享空間數(shù)據(jù)的格式，成功實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS數(shù)據(jù)集成和互操作的系統(tǒng)架構(gòu)，在數(shù)據(jù)層次上實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的集成和互操作。2003年，張霞等人[8]提出一種基于GML構(gòu)造WebGIS的框架結(jié)構(gòu),給出實(shí)現(xiàn)框架技術(shù)。其中采用GML作為空間數(shù)據(jù)集成格式。2004年，朱前飛等人[9]提出了一種新的基于GML的數(shù)據(jù)共享解決方案。2005年，陳傳彬等人[10]提出了基于GML的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成框架。GML數(shù)據(jù)類型較完整，支持廠家較多，相關(guān)研究豐富，是目前最有前景的時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。本文選擇GML作為農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。
1．4時(shí)空本體
1．4．1本體、語義Web和OWL
本體方法目前已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中的一種重要方法，在語義Web、搜索引擎、知識(shí)處理平臺(tái)、異構(gòu)系統(tǒng)集成、電子商務(wù)、自然語言理解、知識(shí)工程等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。尤其是目前隨著對(duì)語義Web研究的深入，本體論方法受到了越來越多的關(guān)注，人們普遍認(rèn)為它是建立語義Web的核心技術(shù)。OWL是當(dāng)前最有發(fā)展前景的本體表示語言。2002年7月29日,W3C組織公布了本體描述語言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新為2004年2月10日的版本[11]。
1．4．2時(shí)空本體
基于本體方法對(duì)時(shí)空建模的相關(guān)研究工作如下：
1998年，Roberto考慮了作為地理表示基礎(chǔ)的某些本體問題，給出了關(guān)于一般空間表示理論的某些建議[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定義了一種考慮時(shí)間點(diǎn)和時(shí)段的時(shí)間本體[13]。2000年，Córcoles基于XML定義了一個(gè)類似SQL的時(shí)空查詢語言，該語言包含八種空間算子和三種時(shí)態(tài)算子用于表達(dá)時(shí)空關(guān)系[14]。2003年，Grenon基于一階謂詞邏輯定義了時(shí)空本體，使用斯坦福大學(xué)的Protégé環(huán)境實(shí)現(xiàn)[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述復(fù)雜時(shí)空過程和其中的持續(xù)實(shí)體的形式化本體。以上工作中Grenon的時(shí)空本體研究相對(duì)完整，相關(guān)研究成果已經(jīng)在網(wǎng)上共享，本文在此基礎(chǔ)上開展研究，建立農(nóng)業(yè)時(shí)空本體。
2主要研究內(nèi)容（1）農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)規(guī)范
現(xiàn)階段我國還沒有公認(rèn)的農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。本文基于時(shí)空推理技術(shù)，研究通用性更強(qiáng)的時(shí)空數(shù)據(jù)表示模型，能表示氣象、土壤、環(huán)境、水文、地質(zhì)等各領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)。GML是目前公認(rèn)的時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，利用上述模型擴(kuò)充GML，兼容中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的“農(nóng)業(yè)資源空間信息元數(shù)據(jù)的分類及編碼體系草案”等國內(nèi)現(xiàn)有的地方性標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建針對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)中時(shí)空數(shù)據(jù)的DA－GML標(biāo)準(zhǔn)，作為數(shù)字農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)的規(guī)范?，F(xiàn)有的土壤、環(huán)境等基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫均支持到GML格式的轉(zhuǎn)換。
（2）農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)庫
基于筆者自主開發(fā)的GIS平臺(tái)建立農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)庫，該平臺(tái)具有運(yùn)行穩(wěn)定、資源占用少、結(jié)構(gòu)靈活、功能可裁減、成本較低、便于移植等特點(diǎn)。采用了時(shí)空推理技術(shù)，支持對(duì)空間和時(shí)空信息的表示和推理。通過DA－GML能夠直接從現(xiàn)有系統(tǒng)中獲取領(lǐng)域農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)，主要包括土壤數(shù)據(jù)庫、環(huán)境數(shù)據(jù)庫、氣象資料數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件數(shù)據(jù)庫、林業(yè)信息數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫等。
（3）農(nóng)業(yè)時(shí)空分析方法庫與農(nóng)業(yè)時(shí)空知識(shí)庫
時(shí)空推理是研究時(shí)間、空間及時(shí)空結(jié)合信息本質(zhì)的技術(shù)，通過時(shí)空推理技術(shù)將現(xiàn)有面向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的時(shí)空分析技術(shù)進(jìn)行整合和規(guī)范化表示，形成農(nóng)業(yè)時(shí)空分析方法庫。對(duì)領(lǐng)域農(nóng)業(yè)時(shí)空知識(shí)進(jìn)行歸納、整理，同時(shí)通過數(shù)據(jù)挖掘方法從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中提煉知識(shí)，建立農(nóng)業(yè)時(shí)空知識(shí)庫。
（4）農(nóng)業(yè)時(shí)空本體庫
在(2)、(3)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)、方法和知識(shí)需要一個(gè)有效的機(jī)制進(jìn)行組織和管理。就目前技術(shù)而言，本體是表達(dá)一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)完整的體系（概念層次、概念之間的關(guān)聯(lián)等）的最有效工具，所以本文選擇建立農(nóng)業(yè)時(shí)空本體庫。具體包括本體獲取、本體管理、本體服務(wù)與展示三個(gè)模塊。使用Protégé做本體開發(fā)環(huán)境編輯。Protégé是斯坦福大學(xué)開發(fā)的基于Java的本體編輯與知識(shí)獲取工具，帶有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本體編輯與輸出。
以上三個(gè)庫通過WebService方式提供基于Internet的服務(wù)，可以在線對(duì)庫中信息進(jìn)行維護(hù)和檢索，并能無縫集成到應(yīng)用系統(tǒng)中。
（5）系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)工作原理如圖1所示。首先，外部系統(tǒng)的時(shí)空數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GML格式（現(xiàn)在絕大多數(shù)系統(tǒng)支持該數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)），進(jìn)入農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)庫。通過本體獲取與編輯模塊將時(shí)空數(shù)據(jù)和時(shí)空知識(shí)整理，形成本體庫。外部系統(tǒng)的請(qǐng)求通過WebSer－vices發(fā)給仲裁者，仲裁者區(qū)分各類情況調(diào)用三個(gè)庫調(diào)用服務(wù)、提取數(shù)據(jù)和執(zhí)行操作，結(jié)果返回給用戶。
（6）基于平臺(tái)開發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能應(yīng)用系統(tǒng)
基于數(shù)字農(nóng)業(yè)時(shí)空信息管理平臺(tái)建立數(shù)字化測土施肥系統(tǒng)、作物種植標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)、無公害水果蔬菜栽培指導(dǎo)系統(tǒng)等一批農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能應(yīng)用系統(tǒng)，解決實(shí)際問題。
3相關(guān)系統(tǒng)對(duì)比分析
3．1數(shù)字農(nóng)業(yè)空間信息管理平臺(tái)
平臺(tái)基于信息和知識(shí)支持的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理的集成技術(shù)，對(duì)農(nóng)田信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集、分析、處理和輸出，從而根據(jù)農(nóng)田區(qū)域差異、農(nóng)事安排進(jìn)行模擬分析、決策支持管理和指揮控制，并對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的區(qū)域差異進(jìn)行精確定位、動(dòng)態(tài)控制等定量操作[17]。
3．2全國農(nóng)業(yè)資源空間信息管理系統(tǒng)
全國農(nóng)業(yè)資源空間信息管理系統(tǒng)(NASIS)實(shí)現(xiàn)對(duì)全國農(nóng)業(yè)資源空間信息的查詢分發(fā)，具有系統(tǒng)管理、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)檢索、查詢、數(shù)據(jù)分發(fā)、制圖、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分發(fā)等功能。該系統(tǒng)已經(jīng)用于全國農(nóng)作物遙感監(jiān)測、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)科研和農(nóng)業(yè)政策信息支持服務(wù)等方面[18]。
3．3中國西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展為建立基于Web的中國西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。本文從西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建開始，全面地介紹了系統(tǒng)的運(yùn)行模式和數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，詳細(xì)論述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、平臺(tái)環(huán)境和開發(fā)實(shí)現(xiàn)等。
（1）基于平臺(tái)提供的開發(fā)框架，能方便、高效地建立大量的數(shù)字農(nóng)業(yè)智能應(yīng)用系統(tǒng)，基層農(nóng)業(yè)科技人員也能快速開發(fā)出技術(shù)含量高的應(yīng)用系統(tǒng)，各應(yīng)用系統(tǒng)能互通、共享，便于升級(jí)維護(hù)。
（2）由于大量的底層服務(wù)、數(shù)據(jù)、知識(shí)和方法由平臺(tái)集中統(tǒng)一提供，簡化了開發(fā)數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用軟件的工作，節(jié)約了成本。
4結(jié)束語
數(shù)字農(nóng)業(yè)時(shí)空信息管理平臺(tái)從系統(tǒng)目標(biāo)、適用范圍、采用技術(shù)、系統(tǒng)接口等方面不同于任何現(xiàn)有的基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，是一個(gè)概念全新的系統(tǒng)，定位于基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的上層，更便于開發(fā)數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用。其中的本體庫等機(jī)制為將來建立農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)網(wǎng)格奠定了良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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首先，是關(guān)于在綠色環(huán)保方面的技術(shù)設(shè)計(jì)。由于我國現(xiàn)在倡導(dǎo)的是可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀，所以我國在設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的數(shù)字化模板的時(shí)候，首先針對(duì)的就是關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)自然資源和社會(huì)資源的節(jié)約使用以及合理利用，防止農(nóng)民在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候，產(chǎn)生一些不必要的污染。這是我國的一項(xiàng)新型設(shè)計(jì)理念，這種設(shè)計(jì)理念主要就是為了產(chǎn)品在使用過程中，對(duì)于生產(chǎn)資源的優(yōu)化，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)帶來的污染的防治等。只有這樣，才能夠符合我國倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)我國的偉大復(fù)興。
其次，是對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行概念化的設(shè)計(jì)。事實(shí)上這種設(shè)計(jì)理念就是對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)的早期階段，要擁有一個(gè)非常清晰的設(shè)計(jì)思路以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式。換句話說，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要對(duì)設(shè)計(jì)出來產(chǎn)品的具體需求做出一個(gè)總結(jié)。在進(jìn)行產(chǎn)品功能、產(chǎn)品原理以及整體布局的設(shè)計(jì)的時(shí)候，進(jìn)行必要的規(guī)劃。要能夠做到在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中融入這些構(gòu)思，使得最后生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加具有實(shí)用性以及創(chuàng)新性。設(shè)計(jì)師可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中將需要用到的知識(shí)以及其他資源進(jìn)行一個(gè)綜合性的總結(jié)，然后把得到的結(jié)果充分融入到數(shù)字化模板中去。將CAD作為一款重要的開發(fā)工具，制作出關(guān)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)原理以及設(shè)計(jì)手冊(cè)，幫助農(nóng)民們?cè)趯?shí)際的生產(chǎn)生活中充分地了解產(chǎn)品的性能，讓他們對(duì)產(chǎn)品做出合理的使用。
最后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)。許多的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)最初的時(shí)候都會(huì)存在許多不合理的地方，這些不足都不可能一次性的解決，那么，就需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)，要對(duì)產(chǎn)品所需要的知識(shí)以及資源進(jìn)行總結(jié)，建立一個(gè)基礎(chǔ)模型，利用所建立起來的虛擬模型，進(jìn)一步地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行不斷地完善。最終在產(chǎn)品的功能上做到盡善盡美，設(shè)計(jì)出需要的產(chǎn)品。
二、結(jié)語
關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)科研檔案；數(shù)字化管理；策略
農(nóng)業(yè)作為我國國民產(chǎn)業(yè)中的基礎(chǔ)性工程，在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人民生活水平等方面具有重要的促進(jìn)作用。農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化，顧名思義，是以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)農(nóng)業(yè)科研檔案的各項(xiàng)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，借助網(wǎng)絡(luò)化的形式實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)之間的科學(xué)聯(lián)系，進(jìn)而形成良性運(yùn)作的農(nóng)業(yè)科研檔案信息庫，以供相關(guān)農(nóng)業(yè)科研人員進(jìn)行資料查詢和信息檢索。而農(nóng)業(yè)科研則是推動(dòng)農(nóng)業(yè)事業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的助推劑，注重對(duì)農(nóng)業(yè)科研檔案的科學(xué)管理對(duì)農(nóng)業(yè)科研事業(yè)的發(fā)展有重要的引導(dǎo)與推動(dòng)作用，更為良好地保存農(nóng)業(yè)科研成果，為我國社會(huì)主義現(xiàn)代化事業(yè)的發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
1加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理的價(jià)值
1.1提升管理效率
農(nóng)業(yè)科研檔案工作以農(nóng)業(yè)服務(wù)為宗旨，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理，把不同載體的農(nóng)業(yè)科研檔案資源轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的信息，以數(shù)字化的形式存儲(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)化的形式互相鏈接，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，形成一個(gè)有序的信息庫，有利于提高農(nóng)業(yè)科研檔案管理的水平和效率，極大程度上節(jié)約了農(nóng)業(yè)科研檔案的人力投入和成本投入，實(shí)現(xiàn)資源共享與傳承，切實(shí)有效地滿足科研人員的檔案查詢、借鑒與存檔，對(duì)農(nóng)業(yè)科研檔案管理的各項(xiàng)資源進(jìn)行高效配置，優(yōu)化農(nóng)業(yè)科研檔案管理結(jié)構(gòu)，以便更好地為相關(guān)科研人員所服務(wù)。
1.2保持檔案完整性
加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理，有利于保持檔案完整性，防治檔案丟失現(xiàn)象的發(fā)生。農(nóng)業(yè)科研檔案管理是在農(nóng)業(yè)科研研究工作基礎(chǔ)上逐步完善的，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)科研檔案管理以紙質(zhì)管理為主要方式，但是因我國農(nóng)業(yè)科研檔案管理工作起步較早，傳統(tǒng)紙質(zhì)化的農(nóng)業(yè)科研檔案管理工作極易發(fā)生變質(zhì)，特別是在每一次查閱過程中均會(huì)發(fā)生不同程度的損耗，這對(duì)農(nóng)業(yè)科研檔案管理工作的穩(wěn)定發(fā)展極為不利。對(duì)此，以數(shù)字化為主要途徑開展農(nóng)業(yè)科研檔案管理工作，能夠在一定程度上減少對(duì)科研檔案的損壞，實(shí)現(xiàn)由紙質(zhì)資源到數(shù)字化資源的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，為農(nóng)業(yè)科研檔案信息數(shù)據(jù)庫的建立奠定基礎(chǔ)。
2加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理的策略
2.1建立健全農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理制度
要建立健全農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理制度，為農(nóng)業(yè)科研檔案管理工作的順利開展和科學(xué)進(jìn)行提供良好的外部框架，從而更好地制定與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)字化管理方案，不斷提高農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理的實(shí)效性。農(nóng)業(yè)科研單位要根據(jù)自身發(fā)展的實(shí)際情況，制定行之有效的檔案數(shù)字化管理制度，保證各項(xiàng)管理制度符合我國相關(guān)的法律法規(guī)，引導(dǎo)其朝著規(guī)范化、科學(xué)化和制度化的方向發(fā)展。相關(guān)管理人員還要不斷強(qiáng)化自身的管理意識(shí)，樹立正確的管理理念，保證各項(xiàng)制度內(nèi)容的貫徹與落實(shí)，強(qiáng)化檔案管理工作的保密程度。
2.2加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為農(nóng)業(yè)科研檔案管理工作的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定重要的硬件基礎(chǔ)，確定技術(shù)路線、技術(shù)結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)平臺(tái)功能，并做好相關(guān)的安全保障措施。不斷增強(qiáng)農(nóng)科科研檔案管理工作的現(xiàn)代化含量和技術(shù)化含量，從根本上提高農(nóng)業(yè)科研檔案管理工作的水平和質(zhì)量。相關(guān)工作人員要在傳統(tǒng)紙質(zhì)檔案管理的基礎(chǔ)上，以計(jì)算機(jī)錄入的方式對(duì)農(nóng)業(yè)科研檔案的各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)配置，相關(guān)人員要對(duì)農(nóng)業(yè)科研檔案數(shù)字化管理的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行更換，結(jié)合當(dāng)前時(shí)展的現(xiàn)實(shí)情況充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)設(shè)備在檔案管理中的重要作用。要建立農(nóng)業(yè)科研檔案管理的數(shù)字化平臺(tái)，連接農(nóng)業(yè)科研單位的內(nèi)部系統(tǒng)，將檔案的形成、整理、傳輸和歸檔等內(nèi)容放置于同一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)之中，實(shí)現(xiàn)各模塊之間檔案資源的共享互惠。
2.3構(gòu)建一批高素質(zhì)的農(nóng)業(yè)科研檔案管理隊(duì)伍
關(guān)鍵詞：數(shù)字農(nóng)業(yè)；時(shí)空推理；專家系統(tǒng)
0引言
數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用涉及大量的氣象、環(huán)境、水文、地質(zhì)、土壤等領(lǐng)域的時(shí)空數(shù)據(jù)。這些時(shí)空數(shù)據(jù)分散在異構(gòu)系統(tǒng)中，有著不同的數(shù)據(jù)格式和規(guī)范，采用不同的概念和術(shù)語，基于不同的數(shù)學(xué)模型和分析推理方法。這些多領(lǐng)域時(shí)空信息對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、決策均起著重要作用。但是以前由于缺乏高效、合理的技術(shù)手段，即使付出很高的代價(jià)，也很難將這些時(shí)空信息完整無損地共享和融合集成到數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，在很大程度上制約了數(shù)字農(nóng)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展。同時(shí)GIS等商業(yè)軟件平臺(tái)成本較高也不利于大規(guī)模應(yīng)用推廣。
為此，本文基于自主版權(quán)GIS、專家系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件，應(yīng)用時(shí)空推理、本體論、語義Web、關(guān)系數(shù)據(jù)挖掘和專家系統(tǒng)等技術(shù)，建立一個(gè)數(shù)字農(nóng)業(yè)時(shí)空信息智能管理平臺(tái)，對(duì)多源、異構(gòu)的數(shù)字農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)和推理分析方法進(jìn)行集中統(tǒng)一的規(guī)范化管理，便于在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行融合、集成和共享?；谠撈脚_(tái)快速建立起了數(shù)字化測土施肥系統(tǒng)、大豆種植標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)、無公害水果蔬菜栽培指導(dǎo)系統(tǒng)等一批智能應(yīng)用系統(tǒng)。這些應(yīng)用系統(tǒng)精確控制農(nóng)田每一地塊種子、化肥和農(nóng)藥的施用量，在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，有效降低成本，充分保證農(nóng)業(yè)資源科學(xué)地綜合開發(fā)利用，減少和防止對(duì)環(huán)境和生態(tài)的污染破壞，保持農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，是實(shí)現(xiàn)“綠色農(nóng)業(yè)”的重要途徑。
1主要關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀
1．1數(shù)字農(nóng)業(yè)
數(shù)字農(nóng)業(yè)是在“數(shù)字地球”的基礎(chǔ)上提出并發(fā)展的，是21世紀(jì)新型的農(nóng)業(yè)模式和挑戰(zhàn)性的國家目標(biāo)，包括精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、虛擬農(nóng)業(yè)等內(nèi)容，其核心是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。以3S技術(shù)應(yīng)用為核心的數(shù)字農(nóng)業(yè)空間信息管理平臺(tái)開發(fā)研究是數(shù)字農(nóng)業(yè)研究的突破口[1,2]。美國于20世紀(jì)80年代初提出數(shù)字農(nóng)業(yè)的概念，它是針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性差、技術(shù)措施差異程度大等情況，運(yùn)用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)控制位置，用計(jì)算機(jī)精確定量，把農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平，從而極大地提高種子、化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)資源的利用率，提高農(nóng)產(chǎn)量，減少環(huán)境污染。法國農(nóng)業(yè)部植保總局建立了全國范圍內(nèi)的病蟲測報(bào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。日本農(nóng)林水產(chǎn)省建立了水稻、大豆、大麥等多種作物品種、品系的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。新西蘭農(nóng)牧研究院利用信息技術(shù)向農(nóng)場主提供土地肥力測定、動(dòng)物接種免疫、草場建設(shè)、飼料質(zhì)量分析等各種信息服務(wù)。同時(shí)，我國緊跟國際研究的前沿，開展了系統(tǒng)工程、數(shù)據(jù)庫與信息管理系統(tǒng)、遙感、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)在農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境和災(zāi)害方面的應(yīng)用研究。
1．2時(shí)空推理
近年來，時(shí)空推理（Spatio－temporalReasoning）已成為十分活躍的研究方向，在軍事、航天、能源、交通、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近十年來我國國家基礎(chǔ)地理信息中心、清華大學(xué)、信息大學(xué)、中國科學(xué)院、武漢測繪科技大學(xué)、武漢大學(xué)、吉林大學(xué)等單位在時(shí)態(tài)GIS、時(shí)空數(shù)據(jù)模型、時(shí)空拓?fù)?、時(shí)空數(shù)據(jù)庫等時(shí)空推理相關(guān)領(lǐng)域開展了大量研究工作。
1．3時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與共享
不同領(lǐng)域和應(yīng)用環(huán)境對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)的理解存在很大差異，這造成了異構(gòu)時(shí)空系統(tǒng)集成的困難，因此時(shí)空數(shù)據(jù)共享、互操作和標(biāo)準(zhǔn)化的研究具有重要意義。這方面研究最初從空間數(shù)據(jù)入手，近期開始向時(shí)間數(shù)據(jù)和時(shí)空結(jié)合數(shù)據(jù)發(fā)展。時(shí)空數(shù)據(jù)的共享有以下方式：
（1）空間數(shù)據(jù)交換
空間數(shù)據(jù)交換的基本思想是各系統(tǒng)使用自身的數(shù)據(jù)格式，通過標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。目前空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)有：SDTS、DIGEST、RINEX等國際標(biāo)準(zhǔn)；以色列的IEF、英國的MOEPSTD、加拿大的SAIF、我國的CNSDTF等國家標(biāo)準(zhǔn)；AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等廠商標(biāo)準(zhǔn)。盡管各GIS軟件廠商提供了公開的交換文件格式來進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，但由于底層數(shù)據(jù)模型的不同，最終導(dǎo)致不同的GIS的空間數(shù)據(jù)不能無損的共享。雖然空間數(shù)據(jù)交換仍然在使用，但效果并不理想?？臻g數(shù)據(jù)互操作標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前國際公認(rèn)的，比空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)更有前途的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。
（2）基于GML的空間數(shù)據(jù)互操作
開放式地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)(OpenGISConsortium，OGC)提出了簡單要素實(shí)現(xiàn)規(guī)范和地理標(biāo)記語言(GeographyMarkupLanguage，GML)。OGC相繼推出了一整套GIS互操作的抽象規(guī)范，包括地理幾何要素、要素集、OGIS要素、要素之間的關(guān)系、空間參考系統(tǒng)、定位幾何結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)函數(shù)和插值、覆蓋類型及地球影像等17個(gè)抽象規(guī)范，2003年1月推出GML3.10版[3]。近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者基于GML在空間數(shù)據(jù)共享等方面開展了大量研究。2001年Rancourt等人[4]將GML與先前所定義的空間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，認(rèn)為GML能有效地滿足空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。2002年，ZhangJianting等人[5]提出了一種基于GML的Internet地理信息搜索引擎。2003年，ZhangChuanrong等人[6]在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以GML作為異構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫交換共享空間數(shù)據(jù)的格式，成功實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互操作。2003年，崔希民等人[7]提出了GIS數(shù)據(jù)集成和互操作的系統(tǒng)架構(gòu)，在數(shù)據(jù)層次上實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的集成和互操作。2003年，張霞等人[8]提出一種基于GML構(gòu)造WebGIS的框架結(jié)構(gòu),給出實(shí)現(xiàn)框架技術(shù)。其中采用GML作為空間數(shù)據(jù)集成格式。2004年，朱前飛等人[9]提出了一種新的基于GML的數(shù)據(jù)共享解決方案。2005年，陳傳彬等人[10]提出了基于GML的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成框架。GML數(shù)據(jù)類型較完整，支持廠家較多，相關(guān)研究豐富，是目前最有前景的時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。本文選擇GML作為農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。
1．4時(shí)空本體
1．4．1本體、語義Web和OWL
本體方法目前已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中的一種重要方法，在語義Web、搜索引擎、知識(shí)處理平臺(tái)、異構(gòu)系統(tǒng)集成、電子商務(wù)、自然語言理解、知識(shí)工程等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。尤其是目前隨著對(duì)語義Web研究的深入，本體論方法受到了越來越多的關(guān)注，人們普遍認(rèn)為它是建立語義Web的核心技術(shù)。OWL是當(dāng)前最有發(fā)展前景的本體表示語言。2002年7月29日,W3C組織公布了本體描述語言(WebOntologyLanguage,OWL)的工作草案1.0版。目前工作草案的最新更新為2004年2月10日的版本[11]。
1．4．2時(shí)空本體
基于本體方法對(duì)時(shí)空建模的相關(guān)研究工作如下：
1998年，Roberto考慮了作為地理表示基礎(chǔ)的某些本體問題，給出了關(guān)于一般空間表示理論的某些建議[12]。2000年ZhouQ.和FikesR.定義了一種考慮時(shí)間點(diǎn)和時(shí)段的時(shí)間本體[13]。2000年，Córcoles基于XML定義了一個(gè)類似SQL的時(shí)空查詢語言，該語言包含八種空間算子和三種時(shí)態(tài)算子用于表達(dá)時(shí)空關(guān)系[14]。2003年，Grenon基于一階謂詞邏輯定義了時(shí)空本體，使用斯坦福大學(xué)的Protégé環(huán)境實(shí)現(xiàn)[15]。2003年，Bittner等人[16]提出了用于描述復(fù)雜時(shí)空過程和其中的持續(xù)實(shí)體的形式化本體。以上工作中Grenon的時(shí)空本體研究相對(duì)完整，相關(guān)研究成果已經(jīng)在網(wǎng)上共享，本文在此基礎(chǔ)上開展研究，建立農(nóng)業(yè)時(shí)空本體。
2主要研究內(nèi)容（1）農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)規(guī)范
現(xiàn)階段我國還沒有公認(rèn)的農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。本文基于時(shí)空推理技術(shù)，研究通用性更強(qiáng)的時(shí)空數(shù)據(jù)表示模型，能表示氣象、土壤、環(huán)境、水文、地質(zhì)等各領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)。GML是目前公認(rèn)的時(shí)空數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，利用上述模型擴(kuò)充GML，兼容中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的“農(nóng)業(yè)資源空間信息元數(shù)據(jù)的分類及編碼體系草案”等國內(nèi)現(xiàn)有的地方性標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建針對(duì)數(shù)字農(nóng)業(yè)中時(shí)空數(shù)據(jù)的DA－GML標(biāo)準(zhǔn)，作為數(shù)字農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)的規(guī)范。現(xiàn)有的土壤、環(huán)境等基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫均支持到GML格式的轉(zhuǎn)換。
（2）農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)庫
基于筆者自主開發(fā)的GIS平臺(tái)建立農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)庫，該平臺(tái)具有運(yùn)行穩(wěn)定、資源占用少、結(jié)構(gòu)靈活、功能可裁減、成本較低、便于移植等特點(diǎn)。采用了時(shí)空推理技術(shù)，支持對(duì)空間和時(shí)空信息的表示和推理。通過DA－GML能夠直接從現(xiàn)有系統(tǒng)中獲取領(lǐng)域農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)，主要包括土壤數(shù)據(jù)庫、環(huán)境數(shù)據(jù)庫、氣象資料數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件數(shù)據(jù)庫、林業(yè)信息數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫等。
（3）農(nóng)業(yè)時(shí)空分析方法庫與農(nóng)業(yè)時(shí)空知識(shí)庫
時(shí)空推理是研究時(shí)間、空間及時(shí)空結(jié)合信息本質(zhì)的技術(shù)，通過時(shí)空推理技術(shù)將現(xiàn)有面向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的時(shí)空分析技術(shù)進(jìn)行整合和規(guī)范化表示，形成農(nóng)業(yè)時(shí)空分析方法庫。對(duì)領(lǐng)域農(nóng)業(yè)時(shí)空知識(shí)進(jìn)行歸納、整理，同時(shí)通過數(shù)據(jù)挖掘方法從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中提煉知識(shí)，建立農(nóng)業(yè)時(shí)空知識(shí)庫。
（4）農(nóng)業(yè)時(shí)空本體庫
在(2)、(3)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)、方法和知識(shí)需要一個(gè)有效的機(jī)制進(jìn)行組織和管理。就目前技術(shù)而言，本體是表達(dá)一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)完整的體系（概念層次、概念之間的關(guān)聯(lián)等）的最有效工具，所以本文選擇建立農(nóng)業(yè)時(shí)空本體庫。具體包括本體獲取、本體管理、本體服務(wù)與展示三個(gè)模塊。使用Protégé做本體開發(fā)環(huán)境編輯。Protégé是斯坦福大學(xué)開發(fā)的基于Java的本體編輯與知識(shí)獲取工具，帶有OWL插件的Protégé可以支持OWL格式的本體編輯與輸出。
以上三個(gè)庫通過WebService方式提供基于Internet的服務(wù)，可以在線對(duì)庫中信息進(jìn)行維護(hù)和檢索，并能無縫集成到應(yīng)用系統(tǒng)中。
（5）系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)工作原理如圖1所示。首先，外部系統(tǒng)的時(shí)空數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GML格式（現(xiàn)在絕大多數(shù)系統(tǒng)支持該數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)），進(jìn)入農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)時(shí)空數(shù)據(jù)庫。通過本體獲取與編輯模塊將時(shí)空數(shù)據(jù)和時(shí)空知識(shí)整理，形成本體庫。外部系統(tǒng)的請(qǐng)求通過WebSer－vices發(fā)給仲裁者，仲裁者區(qū)分各類情況調(diào)用三個(gè)庫調(diào)用服務(wù)、提取數(shù)據(jù)和執(zhí)行操作，結(jié)果返回給用戶。
（6）基于平臺(tái)開發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能應(yīng)用系統(tǒng)
基于數(shù)字農(nóng)業(yè)時(shí)空信息管理平臺(tái)建立數(shù)字化測土施肥系統(tǒng)、作物種植標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)、無公害水果蔬菜栽培指導(dǎo)系統(tǒng)等一批農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能應(yīng)用系統(tǒng)，解決實(shí)際問題。
3相關(guān)系統(tǒng)對(duì)比分析
3．1數(shù)字農(nóng)業(yè)空間信息管理平臺(tái)
平臺(tái)基于信息和知識(shí)支持的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理的集成技術(shù)，對(duì)農(nóng)田信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集、分析、處理和輸出，從而根據(jù)農(nóng)田區(qū)域差異、農(nóng)事安排進(jìn)行模擬分析、決策支持管理和指揮控制，并對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的區(qū)域差異進(jìn)行精確定位、動(dòng)態(tài)控制等定量操作[17]。
3．2全國農(nóng)業(yè)資源空間信息管理系統(tǒng)
全國農(nóng)業(yè)資源空間信息管理系統(tǒng)(NASIS)實(shí)現(xiàn)對(duì)全國農(nóng)業(yè)資源空間信息的查詢分發(fā)，具有系統(tǒng)管理、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)檢索、查詢、數(shù)據(jù)分發(fā)、制圖、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分發(fā)等功能。該系統(tǒng)已經(jīng)用于全國農(nóng)作物遙感監(jiān)測、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)科研和農(nóng)業(yè)政策信息支持服務(wù)等方面[18]。
3．3中國西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展為建立基于Web的中國西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。本文從西部農(nóng)業(yè)空間信息服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建開始，全面地介紹了系統(tǒng)的運(yùn)行模式和數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，詳細(xì)論述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、平臺(tái)環(huán)境和開發(fā)實(shí)現(xiàn)等。
（1）基于平臺(tái)提供的開發(fā)框架，能方便、高效地建立大量的數(shù)字農(nóng)業(yè)智能應(yīng)用系統(tǒng)，基層農(nóng)業(yè)科技人員也能快速開發(fā)出技術(shù)含量高的應(yīng)用系統(tǒng)，各應(yīng)用系統(tǒng)能互通、共享，便于升級(jí)維護(hù)。
（2）由于大量的底層服務(wù)、數(shù)據(jù)、知識(shí)和方法由平臺(tái)集中統(tǒng)一提供，簡化了開發(fā)數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用軟件的工作，節(jié)約了成本。
4結(jié)束語
數(shù)字農(nóng)業(yè)時(shí)空信息管理平臺(tái)從系統(tǒng)目標(biāo)、適用范圍、采用技術(shù)、系統(tǒng)接口等方面不同于任何現(xiàn)有的基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，是一個(gè)概念全新的系統(tǒng)，定位于基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的上層，更便于開發(fā)數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用。其中的本體庫等機(jī)制為將來建立農(nóng)業(yè)時(shí)空數(shù)據(jù)網(wǎng)格奠定了良好的基礎(chǔ)。
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